Joel est effondré de découvrir que sa petite amie Clementine a fait effacer tous ses souvenirs de leur relation tumultueuse. Anéanti, il prend contact avec l?inventeur de la procédure, le Dr Howard Mierzwiak, pour qu?il extirpe de sa mémoire tout ce qui se rattachait à Clementine. Pourtant, à mesure que les souvenirs de Clementine s?étiolent chez Joel, celui-ci commence à redécouvrir son amour pour elle. Il essaie de toutes ses forces de lutter contre la procédure, du plus profond des recoins de son cerveau. Alors que le Dr Mierzwiak et son équipe le pourchassent dans ses souvenirs, Joel réalise de plus en plus qu?il ne peut laisser Clementine sortir de sa tête.